JPH07505008A - 鉄鋼業における平板の加熱又は再加熱のための改善された誘導加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 鉄鋼業における平板の加熱又は再加熱のための本発明は、鉄鋼業における平板製 品の加熱または再加熱に関し、特に薄い鋼スラブの圧延に適した均一温度を再確 立するための改善された誘導加熱炉に関する。

国際公開ＷＯ９０／１４７４２号に対応するイタリア特許出願第２０５３４　Ａ ／８９号から、１つまたは複数の周波数変換器によって別々に電力が供給され、 各コイルとその次のコイルとの間でローラ対によって支持され順方向に移動され る銅帯が連続して交差する、コイルのアレイを有し、各インダクタの端部に対と して装着され調帯自体によって規定される平面に関して少なくとも上側または下 側に磁束集中装置が設けられた、誘導加熱炉が知られている。

この解決法により、縦長の平板に関して誘導加熱が初めて十分に利用できるよう になり最良の結果がもたらされるが、磁束はあらかじめ主に平板の厚さ方向を横 切る方向に向いているので縁部だけの熱処理の場合以外は不十分な結果が得られ 、主に平板の外側で閉じるので装置の構造金属部分を横切る大量の磁束漏れが生 じるために、いくつかの不都合が生じ、そのため移動可能な横型磁束集中装置が 存在するにもかかわらず不適切な加熱を生じる。

以前に、厚い製品で可能であったような、（加熱される製品の縦方向寸法に沿っ た）長いインダクタを有する集中装置の利用は、効率の改善と漏れの減少の僅か な改善がコストの増大に比べて価値がないので、役に立たないと思われる。必然 的に薄いスラブなどの平板製品に関して採用されるような、短いインダクタを用 いる場合、前述の特許による横型磁束集中装置でもまた磁束漏れの問題は解決さ れず、たとえば放射による損失を含めて加熱される平板製品に入る電力と供給さ れる能動電力の比を考慮すると、たとえば０．６以下の比較的低い効率しか得ら れない。

実際は、連続する２つのコイル間の間隔を、その値を超えると薄い製品を適切に 順方向に送ることができなくなる値に保つには、ローラの直径を小さくしなけれ ばならないが、それは曲げ半径を小さくしすぎて平板製品が横転しまた熱伝達の 問題が生じることのないように避けるべきなので、コイルの縦方向の寸法を大き くしすぎることはできない。その後、機械部品を修正して磁束漏れにより生ずる 障害を克服する試みが行われた。

この種の解決法では、火花の発生とその結果生じる鋼帯」二の「ドブティング」 を防ぐために耐熱材料で被覆されたローラを設け、渦電流の発生を妨げるために 中実ローラではなく絶縁領域から形成されたローラを作成、あるいは最後にコン クリートなどの分離した柱にローラを装着する必要である。こうして、複雑でコ ストがかかるだけでなく固体でも小型でもなく、この種の処理と鉄鋼業環境に余 り適さない構造が得られることになる。

驚くべきことに、たとえば加熱される製品によっ゛Ｃ規定される平面の上側と下 側の両方で誘導コイルを、製品自体の通路だけを残して取り囲むようなほぼＣ字 形の断面を有する２つの積層体パケットから形成された、コイル全体に沿って延 びる磁束集中装置を使用することにより、磁束漏れが少なくとも９０％減少し、 前述の効率がおよそ０．７以上にまで上昇することがわかった。エネルギーの節 約に加えて、堅固で鉄鋼製造の分野に適合した、単に従来構造の機械構造を得る ことができる。これとは反対に通常、誘導加熱炉はこれまでその分野に適合され た中実構造に統合されない外来的なものと考えられていた。

本発明により改善された誘導加熱炉の上記その他の目的、利点および特徴は、添 付図面を参照して非限定的な例によって示した以下の好ましい実施例の詳細な説 明を読めば当業者には明らかになろう。

第１図は、加熱炉の加熱素子またはコイルの部分分解斜視図である。

第２図は、第１図の４つの加熱素子から構成された本発明の誘導加熱炉の概略側 面図である。

第３ａ図と第３ｂ図はそれぞれ、従来のインダクタにおける磁束経路および加熱 材料における誘導電流経路を示す図である。

第４図は、本発明による磁束集中装置の積層体７における磁束経路を示す、第１ 図の線ＩＶ−ＩＶに沿った概略断面図である。

第１図には、本発明による加熱炉の加熱素子１０が１つだけ鋼帯１の順方向移動 方向において概略的に示されており、これは第２図に示すような支持体９上に装 着された２対のローラ８の間に構成され、耐火ブロック３に埋め込まれた断面が ほぼ長方形のコイル２から形成されている。図面に示したコイルの端部４は、適 切な導体または「ブス・バーＪ　（図示せず）を介スる電源との電気的接続およ び冷却バイブ・ネットワークを提供する。実際は、コイルの内側にある同軸の穴 ４ａ、４ｂがそれぞれ冷却水の入口と出口である。

当技術分野で周知の他の構造部品または補助部品の詳細は省略するが、本発明に 従って、第１図には、コイルで構成されたループの２つのアームの間に、綱帯１ が通るのに十分な隙間６だけを残してコイル２を完全に囲む磁束集中装置５が示 されている。磁束集中装置５は、２つの磁気積層体パヶソ］・の組立体、すなわ ち端部が互いに整合する上部５ａと下部５ｂがら構成されており、中央の隙間６ を残してコイル２が完全に囲まれている。ハウジングを部分的に取り除いて示さ れている上部パケット５ａを見るとよくわかるように、積層体またはそれを形成 する薄鋼板７はすべて互いに平行で、鋼帯１およびコイル２の上部ループまたは 下部ループによって規定される平面に対して直角であり、これにより、高い透磁 率と共にその内側の磁束集中を強化する。第４図に示すように、鋼帯１の長さを 縦方向に交差するとき、磁束は加熱炉自体の金属構造部品を介して結合すること により外側でその経路を閉じる傾向がある。実際は、磁束漏れは各積層体内で環 状に流れて磁気回路を閉じるが、同時に、誘導電流または渦電流がある薄鋼板か ら別の薄鋼板に流れるときに積層体パケットによって高抵抗が提供されるために 、横断方向の誘導電流の発生を防ぎまたは最低限に減少させる。

上記のことをより良く説明するために、従来技術に関する第３ａ図、第３ｂ図を 参照すると、断面図で示されたコイル２によって発生される磁束が、加熱すべき 材料１を通過する際にどのように、実質上空気中で閉じ、材料１中で矢印Ｃで示 す方向に誘導電流を発生するかを観察することができる。理論的に第３８図に示 されるような磁束経路の初期の分析研究では、インダクタから２００ｍｍの距離 において無視できる値の磁界が検出される。しかしながら、鋼材で形成されある いはいずれにせよ閉じた環を規定する、μ　が１よりも大きい支持構造を有する 実際のシステムを試験すると、磁束がこれらの金属部品からかなり偏向し、２０ ％と推定される電力損失を引き起こすことがわかった。

第４図では、１対の鋼鉄すなわち上部７ａと下部７ｂを有する磁束集中装置１５ の断面図が概略的に示され、磁束Ｆは実質上その内側で閉じており、コイル・コ ア内の渦電流による電力損失を最低限に減少させる。磁界周波数が高くなるほど より慎重なサイズ選定を行って、磁気薄鋼板を、この目的に適した寸法にしなけ ればならないことは明らかである。

本実施例がより高い効率を得られることを示すために、本発明による誘導加熱炉 システムの実験に基づ〈実施例を以下に報告する。

例 それぞれ９２５ｋｗの電力を６ｋＨｚの動作周波数で印加される、前述し図面に 示した４つのインダクタ組立体を直列に配置することにより、薄いスラブ用の誘 導加熱炉を作成した。加熱される薄いスラブはＦｅ３７銅製とし、幅１３３０ｍ ｍ、厚さ２５ｍｍの寸法とした。温度は２つの熱電対で検出し、その１つはスラ ブの中央にもう１つは表面から２ｍｍの所に配置した。薄いスラブを毎分９ｍの 速度で順方向に送ることにより、８３℃の温度勾配が実現された。また以前に行 われた試験により、この温度で放射による熱損失は１７℃であることが判明して いた。したがって、総純温度差はｉｏｏ℃であり、これは材料の比熱の値が０． ２Ｗｈ、Ｋｇ−’、に一’（７）場合、２５ｘ１３３０Ｘ７．８５Ｘ１０−’Ｘ ９０００Ｘ６０ｘ０．２×１００℃＝２８１９ｋｗｈのエネルギーに相当する。

コアにおける電力損失は１２Ｗ１すなわち総電力の１％であった。

したがって、インダクタの効率は、印加した電力とスラブが実際に受け取る電力 の比、すなわちη＝２８１９／　（９２５ｘ４）−〇、７６２と計算される。同 じ条件下であるが、本発明によ−る各インダクタを取り囲む線形な磁束集中装置 の代りに前記の国際公開ＷＯ９０／１４７４２号の２台の横型磁束集中装置を使 用した場合での値は約０．６である。

本発明による改善された誘導加熱炉の前述し図示した実施例に、本発明自体の範 囲を逸脱することなく、追加または修正を加えることができる。加熱炉を直列に 構成するコイルまたは加熱素子の数は重要ではなく、任意に選択できることは明 らかである。

フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、 　ＭＲ，ＳＮ、　ＴＤ。

ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ。

Ｃ３，ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、 ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎ。

、　ＰＬ、　ＲＯ，ＲＵ、　ＳＤ、　ＳＥ、　ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．加熱炉を連続的に横切る薄いスラブや■帯などの平板（１）が均一温度に加 熱されるための誘導加熱炉であって、それぞれ耐熱性材料（３）のインダクタ組 立体に埋め込まれかつ周波数交換器を介して別々に給電される連続したインダク タ・コイル（２）を有し、平板（１）を支持しかつ順方向に送るために、各コイ ルとその次のコイルの間にローラ（８）の対が設けられ、■帯の送り方向におけ る各コイル（２）の寸法が３５０ｍｍ以下であり、各コイル（２）が、平板（１ ）の送り方向と交差する方向にコイル（２）の幅全体に沿って延びる線形磁束集 中装置（５）内に格納されることを特徴とする誘導加熱炉。 ２．前記線形集中装置（５）が、中心部に前記平板（１）が通過するための隙間 （６）を残して端部で接合された上部と下部の２つの部分（５ａ、５ｂ）から構 成されることを特徴とする、請求項１に記載の誘導加熱炉。 ３．線形集中装置（５）のそれぞれの部分（５ａ、５ｂ）が、横に並べた磁気薄 鋼板（７）のパケットとして形成され、それらの薄鋼板がほぼＣ字形で、すべて コイル（２）の平面および加熱される製品（１）によって規定される平面の両方 に直角に向いており、こつの部分（５ａ、５ｂ）の間に形成される間隙（６）に おいて、平板（１）を取り囲む前記コイル（２）をおおうために互いに対向した 位置関係で配列されることを特徴とする、請求項２に記載の誘導加熱炉。